Японские ученые установили рекорд в области твердых электролитов

Исследователи из Нагойского университета значительно улучшили свойства материала ЛЛНОФ, установив абсолютный рекорд по ионной проводимости лития среди оксидных твердых электролитов. По данным иксбт.ком, это научное достижение может стать важным шагом на пути к созданию более безопасных и эффективных твердотельных аккумуляторов. Об этом сообщает Иксбт.ком.

Одним из главных недостатков традиционных литий-ионных аккумуляторов, широко используемых сегодня, является наличие в них горючего жидкого электролита. При повреждении батареи такие жидкости могут вызвать короткое замыкание и возгорание. Именно поэтому инженеры по всему миру активно работают над созданием более безопасных твердотельных аккумуляторов.

Препятствия на пути к увеличению скорости потока

Однако до сих пор основным препятствием для развития твердых систем была относительно низкая скорость движения ионов лития внутри твердых материалов. Хотя сульфидные и хлоридные электролиты на сегодняшний день показывают самые высокие результаты, они опасны из-за высокой чувствительности к влаге и возможности выделения токсичных газов.

Оксидные материалы считаются химически более стабильными, но традиционно уступали своим конкурентам по эффективности транспортировки лития. Тем не менее, материал ЛЛНОФ стал уникальным исключением в этом отношении и привлек внимание ученых.

Роль фтора и новый рекорд

Согласно данным, еще в 2024 году проводимость этого материала составляла около 7 мСм/см (миллисименс на сантиметр). Теперь же ученые не только выяснили причину этого явления, но и сумели увеличить показатель более чем в два раза.

Проведенные исследования показали, что в момент движения иона лития соседний ион фтора одновременно смещается в противоположную сторону. Это снижает энергетический барьер внутри кристаллической решетки, позволяя фтору освобождать путь для лития и значительно ускорять его перемещение.

Оптимизировав соотношение лития, лантана и вакантных позиций в структуре материала, исследователи довели уровень проводимости до 16,3 мСм/см. Специалисты отмечают, что это самый высокий показатель объемной проводимости, зафиксированный среди оксидных твердых электролитов данного класса.

Пока речь идет не о готовом аккумуляторном продукте, а о фундаментальном научном исследовании. Тем не менее, открытый новый физический механизм, как ожидается, послужит прочной основой для создания твердотельных аккумуляторов нового поколения, сочетающих в себе высокую безопасность и высокую проводимость оксидных электролитов.